基于遥感资料研究青藏高原地表加热场强度时空变化特征

Plateau region is a sensitive area to the global climate change. As an unique geological and geographical unit, the surface heating field of the Tibetan Plateau dramatically impacts the climatic and environmental changes in China, Asia and even in the Northern Hemisphere. Accurate estimation of the plateau's strong thermal effects has important practical significance in reducing the loss of the regional natural disaster caused by the abnormal climate change..However, some basic scientific questions on the surface heat source intensity have not been solved because of the spatial distribution discontinuity of the ground-based observations site. Therefore, different estimation methods can lead to significantly different results. Based on the multi-disciplinary theories and methods such as geography, atmospheric science, global change science, remote sensing and GIS, this project will study the region-scale and plateau-scale time series of the surface heating field from AVHRR, MODIS and ASTER data combined with the ground-synchronous observation data. This research will preliminarily reveal the annual and seasonal variation and spatial- temporal characteristics of the Tibetan Plateau regional heating field.

高原地区是全球气候变化的敏感区域之一。作为特殊地域单元的青藏高原，其地面对大气的加热状况对东亚乃至北半球的天气气候有着巨大的影响。准确估算高原强烈的热力作用对减少气候变化与异常所导致的区域自然灾害的损失具有重要的现实意义。然而因高原地面观测站点的空间不连续性，从而导致目前地面热源强度时空分布基本科学问题上的研究不足，得出的结果差异较大。为此本项目将以大气科学与地理学等学科的理论与方法为依据，以遥感和GIS为技术平台，利用长时间序列的AVHRR和MODIS以及高分辨率的ASTER卫星资料，将遥感数据与地面同步观测数据相结合，开展高原尺度时间序列的加热场强度的分析研究。初步揭示青藏高原区域尺度地表加热场的时空变化特征以及其年、季变化规律。

青藏高原地气间的能量交换，是青藏高原地表过程和地气相互作用中非常重要的一部分，影响着青藏高原地表对大气的加热作用。然而由于青藏高原严酷的自然环境条件和复杂多样的地表覆盖类型，以及有限的观测站点，使得青藏高原区域尺度的地表加热场的估算存在一定难度。而卫星遥感数据的运用为青藏高原区域尺度的能量交换的观测与模拟提供了可能性。.该项目运用中高分辨率MODIS 和 ASTER 卫星遥感数据，选择适用于青藏高原地表通量遥感反演的参数化方案，结合现有通量站观测资料对高原中部地区地面加热场进行定量反演，得到了青藏高原 2001年至 2010年的地表感热和潜热通量的空间分布特征及其年际变化趋势；并利用陆面站点观测数据对SEBS 模型遥感估算结果进行了对比验证。从模拟结果来看：青藏高原空气温度在明显升高，增速为0.87℃ 10yr-1；高原东部的风速和水汽压呈上升的趋势；NDVI在东部尤其是环青海湖地区在明显升高；地表反照率则整体略微下降；地表净辐射呈略微减小的趋势；地面感热通量在降低而潜热通量在升高，速率分别为-9W m-210yr-1和8.6W m-210yr-1。.青藏高原可以通过其动力作用和热力作用影响大气运动，并且对大气环流的季节变化至关重要。准确估算高原强烈的 热力作用对减少气候变化与异常所导致的区域自然灾害的损失具有重要的现实意义。